[发明专利]一种应用于5G和WLAN的小型化四频带MIMO天线

说明书

本发明公开一种应用于5G和WLAN的小型化四频带MIMO天线。该天线由下层四个中心对称的类“凹”形接地枝节、下层四个中心对称的去耦枝节、中间的介质层、上层的四个中心对称的天线单元和上层四个中心对称的去耦枝节组成；该天线产生了四个有效的通用频带，其中前三个通频带分别位于5G的功用频段，第四个通频带位于WLAN功用频段，且该天线的四个端口相互之间的耦合系数在四个功用频段均低于‑17.8dB,实现了天线单元间的高度解耦。本发明结构简单，尺寸小型化，加工成本低廉，解决了单频段天线和单个天线集成复杂的问题，在5G通信中有远大的应用前景。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体是一种应用于5G和WLAN的小型化四频带MIMO天线。

背景技术

天线位于无线通信的最前端，负责对信号进行接收和发射，其性能直接影响系统通信性能的优劣；随着5G 通信技术和WLAN技术进一步发展，划分出了众多的工作频段，这就要求无线通讯系统能够同时在多个通信频段内工作，此时若都采用单频段工作的天线将使得通信系统的复杂程度、运营成本、体积和重量都明显增加，且天线之间的干扰也难以控制，这将与目前对通信系统小型化与集成化的需求相矛盾。

同时为了在不增加信道带宽和天线的发射功率的前提下实现信道容量的增加，MIMO天线技术被提出，其充分利用多径效应，在系统的发射端和接收端都配置有多个天线，结合空时处理技术获得分集增益或者复用增益，从而在不增加频带宽度和天线的发射功率的条件下，大幅度地提高频谱利用率和系统的可靠性，经过十多年的发展，MIMO天线技术成为第四代移动通信系统的核心技术之一，因此能实现多频带功用的MIMO天线成为5G通信技术发展过程中的重要环节，而现有的MIMO天线普遍存在频带偏少，尺寸偏大，隔离度低的问题。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种应用于5G和WLAN的小型化四频带MIMO天线，此天线同时具备了四个通信频带的有效功用，其中三个通频带分别位于5G的功用频段，第四个通频带位于WLAN功用频段；采用多个独立矩形枝节与天线单元耦合，改变天线表面的电流分布，提高天线单元间的隔离度；本发明结构简单，尺寸紧凑，具有易于加工和成本低廉的特点。

技术方案：为了实现本发明目的，本发明采用的技术方案为：一种应用于5G和WLAN的小型化四频带MIMO天线，该天线由第一金属层，介质层和第二金属层组成，其特征在于,所述天线从下到上依次包括第一金属层、介质层、第二金属层；所述第一金属层包括第一地板枝节、第二地板枝节、第三地板枝节、第四地板枝节、第一去耦枝节、第二去耦枝节、第三去耦枝节、第四去耦枝节；所述第二金属层包括第一天线辐射单元、第二天线辐射单元、第三天线辐射单元、第四天线辐射单元、第五去耦枝节、第六去耦枝节、第七去耦枝节、第八去耦枝节；馈电方式为通过SMA接头接地端连接第一金属层，信号端连接第二金属层，激励产生向外辐射的电场。

进一步的，所述第一地板枝节、第二地板枝节、第三地板枝节、第四地板枝节结构及尺寸完全相同，印刷于介质层下表面的四个拐角处，关于介质层下层物理中心点中心对称；第一地板枝节、第二地板枝节、第三地板枝节、第四地板枝节均为类“凹”形，以获得四个频段的阻抗匹配。

进一步的，所述第一去耦枝节、第二去耦枝节、第三去耦枝节、第四去耦枝节结构及尺寸完全相同，印刷于介质层下表面的四个边沿处，关于介质层下层物理中心点中心对称；第一去耦枝节、第二去耦枝节、第三去耦枝节、第四去耦枝节均为矩形，在低频段实现与天线单元间耦合，提高天线单元间的隔离度。

进一步的，所述第一天线辐射单元、第二天线辐射单元、第三天线辐射单元、第四天线辐射单元结构及尺寸完全相同，印刷于介质层上表面的四个边沿处，关于介质层上层物理中心点中心对称；第一天线辐射单元、第二天线辐射单元、第三天线辐射单元、第四天线辐射单元均由矩形微带线和多个天线枝节组成，天线枝节的形状由介质层上层中心到边缘的顺序依次为L形、L形、L形、矩形、矩形，且中间L形的矩形枝节最长；不同形状和长度的天线枝节激发不同的谐振频率，最宽的功用频带通过两个枝节共同激发弥补带宽。